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钢管混凝土结构在建筑工程中的应用
作者：贾惠云 王维 来源：《商情》2016年第31期
【摘要】近几年来，随着钢管混凝土结构逐渐被广泛应用于高层建筑中，其所表现出的优点和发挥的作用越来越受重视。作为一种新型的钢管混凝土组合结构，其施工工艺有待进一步的改进和完善，使其更具经济优势。本论文针对钢管混凝土结构在高层建筑应用中的施工技术等方面进行了研究。
【关键词】钢管混凝土 钢筋混凝土 耐火性 高层建筑 钢管混凝土节点 1绪论 1.1研究背景
近年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。随着经济全球化及我国加入世界贸易组织，势必吸引越来越多的人涌向城市，而城市人口的增加必然造成城市用地的紧张。这样一来，高层建筑的不断增加将是一个必然的趋势。 1.2研究意义
众所周知，在高层建筑中，由于建筑物本身层数多、高度大，以致每个竖向构件需要承担很大的重力荷载，而且风荷载和地震力引起的水平荷载也给建筑物带来非常大的弯矩、水平剪力和倾覆力矩，这就要建筑物的结构必须在强度、刚度和延性三方面都能满足设计要求在钢筋混凝土结构中，为了满足强度和刚度的要求，构件的截面尺寸往往很大，这使得建筑物的有效使用面积减小，而且由于自重增大，不但是基础工程的造价增加，而且地震作用引起的地震反应也增大另外，钢筋混凝土结构的施工工期较长。这样的结果，不论是设计者还是发展商都不愿意看到。钢结构相对而言虽然强度高，自重较轻，而且延性好，抗震性能优越，施工速度快，但是它的耐火性能较差，而且造价高，亦未如设计者和发展商的理想。 2钢管混凝土的分类和特点 2.1钢管混凝土的分类
对钢管混凝土分类的定义各有不同，在日本钢管混凝土结构设计中，构件形式包括内填型、外包型、内填外包型三种，又分为圆形和方形等。其他国家有关设计规范，大都只涉及内填型和内填外包型两类。且多数国家在内填型构件截面中，又设置了纵向钢筋，以提高构件的承载力和抗火能力。
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2.2钢管混凝土的特点
（1）承载力高。混凝土填于钢管之内，增强了钢管管壁的稳定性，其稳定性也有了极大的提高而混凝土的存在却可以避免或延缓薄壁钢管过早地发生局部屈曲，两种材料相互弥补了彼此的弱点，却可以充分发挥彼此的长处，从而使钢管混凝土具有很高的承载力，大大高于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土单独承载力之和。试验表明，钢管混凝土柱是空钢管和素混凝土柱单独承载力之和的1.73倍。
（2）塑性和韧性好。混凝土脆性较大，对于高强度混凝土更是如此，其工作的可靠性因此而大为降低。如果将混凝土灌入钢管中形成钢管混凝土，核心混凝土在钢管的约束下，不但在使用阶段改善了它的弹性性质，而且在破坏时具有很大的塑性变形。试验表明，钢管混凝土柱被破坏时可以压缩到原长的，完全没有脆性破坏的特征。此外，这种结构在承受冲击荷载和振动荷载时，也具有很好的韧性。
（3）施工方面。钢管混凝土在本质上属于套箍混凝土，钢管本身就是耐侧压的模板，在浇灌混凝土时，可省去模板的施工，采用钢管混凝土无需绑扎钢筋、支模和拆模等工序，施工简便，并可大幅度采用泵送混凝土、高位抛落不振捣混凝土和免振自密实混凝土等施工工艺，从而大大加速钢管混凝土构件的施工进度。
（4）耐火、耐腐蚀性能好。由于组成钢管混凝土的钥管和其核心混凝土之间具有相互贡献、协同互补、共同工作的特点，这种结构具有较好的耐火性能。此外，钢管中浇筑混凝土使钢管的外露面积减小，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用也比钢结构节省。
3钢管混凝土存在的问题
（1）钢管混凝土作为一种新型结构，我国尚未制定有关钢管混凝土结构防火设计方面的规定，所以制约了该类结构的推广应用。因此，在理论研究和工程实践的基础上，应尽快编制出适合我国国情的钢管混凝土结构防火规范。
（2）钢管混凝土结构的梁柱节点一直是工程应用和研究的关注点。虽然目前的设计规程和不少研究者提出了一些节点形式，但应尽快纳入设计规程，为钢管混凝土结构的推广应用提供一定基础。此外，节点的动力性能作为结构设计中的关键，施工的难点相对静力性能的研究较少
（3）钢管混凝土构件进行施工时，一般都是先安装空钢管结构，这时空钢管单独承受施工荷载，浇灌混凝土时又会在空钢管内产生动压力，可能导致在钢管局部产生应力集中现象，严重时可使钢管胀裂。所以应对钢管混凝土施工力学问题进行深入系统的研究，以提供合理的施工工艺和预防措施。
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（4）随着建筑物的增高，建筑物的自重越来越大，为减轻柱子的截面尺寸以增加建筑物的使用面积，高强混凝土在高层建筑中的应用势必不可避免。因此，钢管高强混凝土力学性能的研究成为近年来钢管混凝土研究方面的热点。而我国现行的钢管混凝土设计规程，只适用于普通钢管混凝土结构，所以应加大对钢管高强混凝土的研究力度，尽快制定出相应的设计规程。 4结论
钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时，由于混凝土的存在可以避免或延缓翎管发生局部屈曲，可以保证其材料性能的充分发挥，另外，在钢管混凝土的施工过程中，钢管还可以作为浇筑其核心混凝土的模板，与钢筋混凝土相比，可节省模板费用，加快施工速度。总之，通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，这也正是钢管混凝土组合结构的优势所在。钢管棍凝土就是这样一种由普通混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合材料。由于其具有承载力高，延性好和施工方便等优点，近年来已作为一种主要的结构体系迅速发展。 参考文献：
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